Фазовые переходы: плавление, парообразование, кристаллизация.

Что нам понадобится знать и помнить для решения задач таких типов?  То, что температура плавления и кристаллизации – одинаковы, и температура тела остается постоянной в течение всего процесса плавления (кристаллизации), и точно так же температура парообразования и конденсации равны, и температура жидкости в течение данных процессов постоянна.

1. На рисунке показан график зависимости температуры кристаллического вещества от времени его нагревания. Какова температура плавления вещества?

График сначала показывает рост температуры – значит, идет нагрев вещества. Мы знаем, что плавление происходит при постоянной температуре, так как все подводимое тепло идет на разрушение кристаллической решетки, и пока это разрушение не закончится, температура будет сохраняться на одном и том же уровне. На графике такой уровень, очевидно, [pmath]50{circ}C[/pmath].

Ответ: 50.

2. Горячая жидкость медленно охлаждалась в стакане. В таблице приведены результаты измерений ее температуры с течением времени.

 Через семь минут в стакане находилось вещество:

1) только в жидком состоянии;

2) только в твердом состоянии;

3) и в жидком, и в твердом состояниях;

4) и в жидком, и в газообразном состояниях.

По таблице видно, что температура сохраняется постоянной некоторое время, очевидно, что в это время продолжается кристаллизация. Тогда, раз она не закончена, значит, отвердело не все вещество, а только его часть, поэтому вещество будет присутствовать как в твердом, так и в жидком состоянии.

Ответ: 3.

3. На рисунке показан график изменения температуры вещества по мере поглощения теплоты. Масса тела 0,15 кг. Первоначально вещество было в твердом состоянии. Какова удельная теплота плавления вещества?

Удельная теплота плавления – это количество тепла, которое необходимо передать телу, чтобы расплавился 1 кг. Наше тело весит меньше, поэтому для его плавления требуется и тепла меньше, а именно, 15% от того количества, которое потребовалось бы для килограмма. По графику видим, что телу было передано количество тепла  [pmath](3,5-0,5)*10^5=3*10^5[/pmath] Дж, значит, килограмму потребуется  [pmath]{{3*10^5}/15}*100=2*10^6[/pmath] Дж/K

4. Вещество массой m находится в твердом состоянии. К нему при постоянной температуре подводят количество теплоты Q, и оно переходит в жидкое состояние . Удельную теплоту плавления можно рассчитать по формуле:

1) [pmath]Q/{m*T}[/pmath]

2) [pmath]Q*m[/pmath]

3) [pmath]Q/{m}[/pmath]

4) [pmath]Q*m*T[/pmath]

Удельная теплота плавления –  количество тепла, необходимое, чтобы расплавить 1 кг вещества, поэтому выбираем формулу 3.

Ответ: 3.

 5. На графике показана зависимость температуры  Т вещества от времени t. В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Окончанию процесса плавления вещества соответствует точка:

1)  5

2)  2

3)  3

4)  6

Рассмотрим график. На участке 1-2 температура тела изменяется – оно нагревается. Когда тело нагреется до температуры плавления, температура его перестанет меняться, так как теперь тепло идет на разрушение решетки, и так будет, пока тело все не расплавится. После этого температура снова начнет расти, так как будет нагреваться образовавшаяся жидкость. Точка, находящаяся в конце горизонтального участка и в начале наклонного – и есть точка окончания процесса плавления, это точка 3.

Ответ: 3.

6. В печь поместили некоторое количество алюминия. Диаграмма изменения температуры алюминия с течением времени показана на рисунке. Печь при постоянном нагреве передает алюминию 2 кДж энергии в минуту. Какое количество теплоты потребовало плавление алюминия?

1) 15 кДж

2) 40 кДж

3) 20 кДж

4) 30 кДж

Раз в одну минуту передавали 2 кДж тепла, значит, надо определить время, в течение которого происходило плавление – то есть отрезок времени, когда температура не менялась. Это горизонтальный участок, его продолжительность – 20 минут. Тогда количество теплоты будет равно [pmath]20*2=40[/pmath] кДж.

Ответ: 2.

7. На графике показаны кривые нагревания двух жидкостей одинаковой массы при постоянной мощности подводимого тепла. Отношение температур кипения первого вещества к температуре кипения второго вещества

Очевидно, что первое вещество (синий график)  кипит при [pmath]100{circ}C[/pmath]. а второе  (красный график) при [pmath]200{circ}C[/pmath]. Тогда отношение будет [pmath]{100/200}=1/2[/pmath].

1) 1/3

2) 1/2

3) 2

4) 3

Ответ: 2.

8. На графике показана зависимость температуры воды в чайнике от времени. Такой ход графика возможен, если

1) первые 20 минут чайник стоял на горячей плите, а вторые 20 минут – на столе;

2) первые 20 минут чайник стоял на столе, а вторые 20 минут – на горячей плите;

3)  все сорок минут чайник стоял на столе;

4) все сорок минут чайник стоял на горячей плите.

Температура сначала постоянна – так бывает во время кипения, или парообразования. Потом температура снижается – вода остывает. Значит, чайник стоял на плите и кипел, после чего остывал на столе.

Ответ: 1.

9. Не­ко­то­рое ко­ли­че­ство воды по­ме­сти­ли в за­кры­тый сосуд, в ко­то­ром на­хо­дил­ся сухой воз­дух. Через до­ста­точ­но про­дол­жи­тель­ное время после этого от­но­си­тель­ная влаж­ность в со­су­де будет

1) мень­ше 100%
2) равна 100%
3) боль­ше 100%
4) мень­ше 100% или равна 100%

Ответ на этот вопрос зависит от того, какое же количество воды находилось в сосуде. Поскольку мы этого не знаем, но знаем точно, что испарение будет происходить, то влажность воздуха не может остаться равной 0%. Но, возможно, воды столько, что относительная влажность достигнет и 100%. Поэтому выбираем ответ 4.